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      • 환자 맞춤형 형상 3D 치아 조직 재생을 위한 탈회치아분 바이오잉크의 개발

        한종혁(Jonghyeuk Han),정원우(Wonwoo Jeong),김민경(Min Kyeong Kim),남상현(Sang-Hyeon Nam),박의균(Eui Kyun Park),강현욱(Hyun-Wook Kang) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.6

        현재, 탈회치아(DDM) 기반 재료가 활발하게 개발되고 있으며, 치아 조직 재생에서 탁월한 효능이 있음이 보고되었다. 그러나 모양과 크기가 환자에 따라 달라지는 바이오치아 조직 제작에 적합한 DDM 기반 바이오 잉크는 아직 개발되지 않았다. 이 연구에서는 3 차원 (3D) 인쇄성이 향상된 DDM 입자 기반 바이오 잉크 (DDMp 바이오 잉크)를 개발하였다. 바이오 잉크는 DDM 입자(DDMp)와 피브리노겐-젤라틴 혼합물을 균일하게 혼합하여 제작되었다. DDMp 농도가 바이오 잉크의 3D 인쇄성 및 치과용 세포 호환성에 미치는 영향을 조사되었다. DDMp 농도가 증가함에 따라 바이오 잉크의 점도와 shear-thinning behavior이 점진적으로 개선되어 잉크의 3D 인쇄성이 향상되었다. DDMp 함량이 높을수록 3D 프린팅의 인쇄 해상도와 적층능이 더욱 향상되었다. 10 % w / v DDMp 바이오 잉크의 인쇄 가능한 최소 선 너비는 약 252μm 인 반면 피브리노겐-젤라틴 혼합물은 약 363μm였다. 치과용 치수 줄기 세포 (DPSC)를 사용한 잉크의 세포 적합성 테스트는 95 % 이상의 세포 생존율을 나타냈다. 또한 DDMp 농도가 증가함에 따라 DPSC의 치성 분화가 크게 향상되었다. 마지막으로, 우리는 폴리카프로락톤과 DPSC가 함유 된 DDMp 바이오 잉크의 공동 프린팅을 통해 3D 환자 맞춤 형상과 크기를 가진 세포 구조체를 제작할 수 있음을 입증하였다. [그림 본문 참조]

      • 다종 세포 스페로이드의 인-시츄 형성이 가능한 정밀 3D 바이오 도트 프린팅 공정의 개발

        전승규(Seunggyu Jeon),허준호(Jun-Ho Heo),김민경(Min Keong Kim),정원우(Wonwoo Jeong),강현욱(Hyun-Wook Kang) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.6

        세포 스페로이드는 세포들이 삼차원의 구형으로 뭉쳐져 있는 형태이며, 이 형태로 인해 세포간 상호작용 및 기능성이 향상된다고 알려져 있다. 세포 스페로이드를 조직공학에 활용하기 위해 다양한 세포 스페로이드 패터닝 기술이 소개되었다. 그러나 기존의 기술들은 세포 스페로이드를 형성시킨 후 배치해야 하여 공정 과정이 복잡했고, 대부분 한가지 종류의 스페로이드 패터닝만 가능했다. 본 연구에서는 다종의 세포를 하이드로젤 내부로 점 패터닝하여 그 위치에서 스페로이드를 형성시킬 수 있는 3D 바이오 도트 프린팅 공정을 개발 했다. 공정을 구현하기 위해 세포가 포함되는 가용성 바이오 잉크와 스페로이드 형성을 유도하는 바이오 잉크를 각각 디자인 했다. 프린팅 이후 간, 췌장, 암 세포 등 다양한 종류의 세포 스페로이드를 유도할 수 있었다. 또한 세포 토출량을 조절하여 세포 스페로이드의 크기를 조절할 수 있었다. 뿐만 아니라, 프린팅 경로를 조작하여 세포 스페로이드 사이의 거리를 수십 마이크로 수준까지 조절 할 수 있었고, 패터닝의 정확도 및 정밀도가 높았다. 3D 바이오 도트 프린팅을 통해 형성된 간세포 스페로이드는 기존 방식으로 제작된 세포 스페로이드 보다 생존율과 기능성이 높아 공정의 생체 적합성이 우수함을 확인했다. 마지막으로 두 종류의 세포 스페로이드가 패터닝된 암 침습 모델 및 혈관 내피세포와 간세포 스페로이드의 거리가 조절된 간 모델을 제작하여 근거리 분비 기능이 향상된 인공 조직 모델 제작 가능성을 제시했다. 본 연구에서 개발한 새로운 세포 스페로이드 3D 프린팅 기술은 신약 검사 플랫폼 또는 이식용 인공 조직 제작을 위한 조직공학 연구에 유용하게 활용될 것으로 기대한다. [그림 본문 참조]

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